KR102892138B1

KR102892138B1 - Power supply system for sintering device and controlling method thereof

Info

Publication number: KR102892138B1
Application number: KR1020230071752A
Authority: KR
Inventors: 김진호
Original assignee: 알콘 주식회사
Filing date: 2023-06-02
Publication date: 2025-12-01
Anticipated expiration: 2043-06-02

Abstract

본 발명은 전원 공급 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 단시간에 고열로 가열되는 이규화몰리브덴을 발열체로 이용하는 소결 장치에 탑재되는 소결 장치용 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 종래 소결 장치에 탑재되는 AC-AC 변압기로 구현되는 전원 공급 수단으로부터 하나 이상의 전원성분을 측정하고, 트라이악 소자를 이용하여 전원제어를 통해 AC-AC 변압기로 흐르는 최대 전류를 단속함으로써 과도한 전류 흐름에 따른 발열체의 파손을 최소화하는 효과가 있다.The present invention discloses a power supply system. More specifically, the present invention relates to a power supply system for a sintering device that uses molybdenum disilicide, which is heated to a high temperature in a short period of time, as a heating element, and a control method thereof.
According to an embodiment of the present invention, there is an effect of minimizing damage to a heating element due to excessive current flow by measuring one or more power components from a power supply means implemented as an AC-AC transformer mounted on a conventional sintering device, and controlling the maximum current flowing to the AC-AC transformer through power control using a triac element.

Description

Power supply system for sintering device and control method thereof {POWER SUPPLY SYSTEM FOR SINTERING DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 특히 단시간에 고열로 가열되는 이규화몰리브덴을 발열체로 이용하는 소결 장치에 탑재되는 소결 장치용 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply system, and more particularly, to a power supply system for a sintering device mounted in a sintering device that uses molybdenum disilicide, which is heated to a high temperature in a short period of time, as a heating element, and a control method thereof.

종래, 치과 등에서 치아 결손을 치료하기 위해 시술시 자연 치아를 복제하여 대체하는 인공치아를 이용하게 되며, 이러한 인공치아의 재료로는 금과 같은 금속 재료가 사용되어 왔다.Traditionally, in dentistry, artificial teeth were used to replace natural teeth in order to treat missing teeth, and metal materials such as gold were used as the material for these artificial teeth.

그러나, 금속은 치아로 대체하기에 외관, 색상 등이 자연스럽지 못하여 미감이 떨어질 뿐만 아니라 산화가 발생하여 인체에 유해할 수 있으며, 이에 최근에는 주로 세라믹 소재를 이용하여 인공 치아를 제작하고 있다.However, metal is not only unsightly and unnatural in appearance and color when used as a replacement for teeth, but it can also cause oxidation and be harmful to the human body. Therefore, recently, artificial teeth are mainly made using ceramic materials.

특히, 세라믹 소재를 이용한 인공 치아 제조시에는 먼저 견본치아를 제작하고, 견본치아를 이용하여 소결 전 블록상태의 세라믹 재료를 절삭 및 표면 연삭을 통해 가공한 후, 1500 ℃ 이상의 온도에서 소결 처리 및 후 처리 공정을 진행하여 제작하게 된다.In particular, when manufacturing artificial teeth using ceramic materials, a sample tooth is first made, and then the ceramic material in a block state before sintering is processed through cutting and surface grinding using the sample tooth, and then sintering and post-processing are performed at a temperature of 1500 ℃ or higher to manufacture the teeth.

이때, 인공 치아의 소결작업은 고온 소결 장치를 이용하여 시행하게 되는데, 이러한 소결 장치로는 발열체로서 이규화몰리브덴(Mosi2)을 이용하고, 220 V의 교류 전원전압을 공급받아 최대 30 V의 교류전압으로 변환하여 히터에 인가함으로써 내부 온도를 1500 ℃ 이상의 고열로 가열할 수 있는 고가의 전문 장치이다.At this time, the sintering of the artificial teeth is performed using a high-temperature sintering device. This sintering device is an expensive specialized device that uses molybdenum disilicide (MoSi2) as a heating element and receives an AC power voltage of 220 V, converts it into an AC voltage of up to 30 V, and applies it to a heater, thereby heating the internal temperature to a high temperature of 1500°C or higher.

도 1은 종래의 소결 장치에 탑재되는 전원 공급 수단을 나타낸 도면으로서, 도 1을 참조하면 소결 장치의 전원 공급 수단으로는 트랜스포머(transformer)를 포함하는 저주파 변압기(10)를 사용하게 되는데, 이러한 구조에서는 발열체에 인가되는 전압 제어가 어려워 그에 포함되는 열선의 손상을 유발하기 쉽다는 문제점이 있다.FIG. 1 is a drawing showing a power supply means mounted on a conventional sintering device. Referring to FIG. 1, a low-frequency transformer (10) including a transformer is used as a power supply means for the sintering device. However, in this structure, there is a problem in that it is difficult to control the voltage applied to the heating element, which easily causes damage to the heating wire included therein.

특히, 소결 장치에서 발열체는 가열되지 않았을 때 낮은 저항 값을 띄게 되며, 발열체가 가열됨에 따라 저항 값이 높아지게 되어 계류 온도가 중요하나 전압의 정밀 제어가 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라, 발열체가 낮은 온도일 때, 즉 저항 값이 낮은 구간에서는 많은 전류가 흐르게 됨에 따라 발열체가 파손될 위험이 있으며, 이에 전류가 많이 흐르지 못하도록 하는 정밀 제어가 필요하다.In particular, the heating element in the sintering device has a low resistance value when not heated, and as the heating element is heated, the resistance value increases, so the current temperature is important, but there is a disadvantage in that precise control of the voltage is difficult. Accordingly, when the heating element is at a low temperature, that is, in the section with a low resistance value, a large current flows, which risks damaging the heating element, and therefore, precise control is required to prevent excessive current flow.

등록특허공보 제10-2490874호(2023.01.19.)Patent Publication No. 10-2490874 (January 19, 2023)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 치과 등에서 이용하는 소결 장치에 탑재되는 전원 공급 수단의 전압 변환 구조를 개선하여 발열체의 파손을 방지하고, 안정적으로 전원 공급을 수행하는 전원 공급 시스템 및 이의 제어방법을 제공하는 데 과제가 있다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, and the present invention has a task of providing a power supply system and a control method thereof that prevents damage to a heating element and stably supplies power by improving the voltage conversion structure of a power supply means mounted on a sintering device used in dentistry, etc.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치용 전원 공급 시스템은, 전원으로부터 공급되는, 제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류전압을 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하여 발열체에 인가하는 AC-AC 변압기 및, 상기 AC-AC 변압기의 입력단 및 출력단에 각각 전기적으로 연결되어 전압을 포함하는 하나 이상의 전원성분을 측정하고, 측정결과에 따라 전력 변화에 대응하여 전원을 단속하여 상기 발열체의 일정 수준 이상의 전류가 흐르지 않도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problem, a power supply system for a sintering device according to an embodiment of the present invention may include an AC-AC transformer that converts a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a power source into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applies the converted voltage to a heating element, and a control unit that is electrically connected to input and output terminals of the AC-AC transformer, respectively, to measure one or more power components including voltage, and controls the power supply in response to a change in power according to a measurement result so that a current exceeding a certain level does not flow through the heating element.

상기 발열체는, 이규화몰리브덴(Mosi2)으로 구성되는 복수의 열선을 포함할 수 있다.The above heating element may include a plurality of heating wires composed of molybdenum disilicate (MoSi2).

본 발명의 시스템은, 상기 복수의 열선과 인접하여 설치되고, 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 하나 이상의 온도센서를 더 포함할 수 있다.The system of the present invention may further include one or more temperature sensors installed adjacent to the plurality of heating wires and electrically connected to the control unit.

상기 전원성분은, 전원 및 상기 AC-AC 변압기가 전기적으로 연결되는 제1 노드에 인가되는 전압, 전류 및 주파수 성분을 포함할 수 있다.The power components may include voltage, current and frequency components applied to a first node to which the power source and the AC-AC transformer are electrically connected.

상기 전원성분은, 상기 AC-AC 변압기 및 발열체가 전기적으로 연결되는 제2 노드에 인가되는 전압을 포함할 수 있다.The above power component may include a voltage applied to a second node to which the AC-AC transformer and the heating element are electrically connected.

상기 제어부는, 상기 측정결과에 따라 상기 전원의 출력을 단속하는 트라이악을 포함할 수 있다.The above control unit may include a triac that controls the output of the power supply according to the measurement result.

또한, 전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템의 제어 방법은, 전원으로부터 공급되는, 제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류전압을 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하여 발열체에 인가하는 단계, AC-AC 변압기의 입력단 및 출력단에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 노드로부터 전압을 포함하는 하나 이상의 전원성분을 측정하는 단계 및, 상기 전원성분의 측정결과에 따라, 전력 변화에 대응하여 트라이악을 통해 전원을 단속하여 상기 발열체의 일정 수준 이상의 전류가 흐르지 않도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, in order to solve the above-described problem, a control method of a power supply system according to an embodiment of the present invention may include a step of converting a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a power source into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applying the converted voltage to a heating element, a step of measuring one or more power components including voltages from first and second nodes electrically connected to an input terminal and an output terminal of an AC-AC transformer, respectively, and a step of controlling, based on a result of measuring the power components, to control the power supply through a triac in response to a power change so that a current exceeding a certain level does not flow through the heating element.

본 발명의 실시 예에 따르면, 종래 소결 장치에 탑재되는 AC-AC 변압기로 구현되는 전원 공급 수단으로부터 하나 이상의 전원성분을 측정하고, 트라이악 소자를 이용하여 전원제어를 통해 AC-AC 변압기로 흐르는 최대 전류를 단속함으로써 과도한 전류 흐름에 따른 발열체의 파손을 최소화하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by measuring one or more power components from a power supply means implemented as an AC-AC transformer mounted on a conventional sintering device and controlling the maximum current flowing to the AC-AC transformer through power control using a triac element, there is an effect of minimizing damage to a heating element due to excessive current flow.

도 1은 종래 소결 장치에 탑재되는 전원 공급 수단의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치용 전원 공급 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 전원 공급 시스템의 제어부가 트라이악을 통한 위상 제어 파형을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a drawing showing the structure of a power supply means mounted on a conventional sintering device.
FIG. 2 is a drawing showing the structure of a power supply system for a sintering device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a diagram illustrating a phase control waveform through a triac in the control unit of the power supply system of Fig. 2.
FIG. 4 is a drawing showing a control method of a power supply system according to an embodiment of the present invention.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시 예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. The present invention as described above will be described in detail with reference to the attached drawings and examples.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It should be noted that the technical terms used in the present invention are used merely to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Furthermore, unless specifically defined otherwise herein, the technical terms used herein should be interpreted as having a meaning generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, and should not be interpreted in an excessively broad or narrow sense. Furthermore, if a technical term used herein is incorrect and fails to accurately express the spirit of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be correctly understood by those skilled in the art. Furthermore, general terms used herein should be interpreted according to their dictionary definitions or according to the context, and should not be interpreted in an excessively narrow sense.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Additionally, singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "consist of" or "include" should not be construed to necessarily include all of the components or steps described in the invention, and should be construed to mean that some of the components or steps may not be included, or that additional components or steps may be included.

또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Additionally, terms including ordinal numbers, such as "first" and "second," used in the present invention may be used to describe components, but the components should not be limited by these terms. These terms are used solely to distinguish one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component could be referred to as a "second component," and similarly, a second component could also be referred to as a "first component."

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Regardless of the drawing numbers, identical or similar components are given the same reference numbers and redundant descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Furthermore, when describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies will be omitted if they are deemed to obscure the gist of the present invention. Furthermore, it should be noted that the attached drawings are intended solely to facilitate understanding of the spirit of the present invention and should not be construed as limiting the spirit of the present invention.

이하의 설명에서 본 발명의 "소결 장치용 전원 공급 시스템"을 가리키는 용어는, "전원 공급 시스템" 또는 "시스템"으로 혼용될 수 있다.In the following description, the term "power supply system for sintering device" of the present invention may be used interchangeably as "power supply system" or "system".

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치용 전원 공급 시스템 및 이의 제어 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a power supply system for a sintering device and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치용 전원 공급 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a drawing showing the structure of a power supply system for a sintering device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결 장치용 전원 공급 시스템은, 인공 치아의 소결 작업을 위해 치과 등에서 사용하는 소결 장치용 전원 공급 시스템(100)으로서, 전원으로부터 공급되는, 제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류전압을 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하여 발열체에 인가하는 AC-AC 변압기(110) 및, AC-AC 변압기(110)의 입력단 및 출력단에 각각 전기적으로 연결되어 전압을 포함하는 하나 이상의 전원성분을 측정하고, 측정결과에 따라 전력 변화에 대응하여 전원을 단속하여 발열체의 일정 수준 이상의 전류가 흐르지 않도록 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a power supply system for a sintering device according to an embodiment of the present invention is a power supply system (100) for a sintering device used in a dental clinic or the like for sintering artificial teeth, and may include an AC-AC transformer (110) that converts a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a power source into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applies the converted voltage to a heating element, and a control unit (130) that is electrically connected to input and output terminals of the AC-AC transformer (110), respectively, measures one or more power components including voltage, and controls the power supply in response to a change in power according to the measurement result so that a current exceeding a certain level does not flow through the heating element.

AC-AC 변압기(110)는 전원으로부터 공급되는 일정 레벨의 변동폭을 갖는 교류전압(AC)을 인가받아 발열체(200)를 구동할 수 있는 교류전압(AC)으로 변환하는 역할을 하며, 서로 다른 권선비를 갖는 코일로 이루어진 트랜스포머(transformer)로 구현될 수 있다.An AC-AC transformer (110) receives an AC voltage (AC) with a constant level of fluctuation supplied from a power source and converts it into an AC voltage (AC) that can drive a heating element (200), and can be implemented as a transformer made of coils with different turns ratios.

여기서, AC-AC 변압기(110)에 인가되는 전력은 일반 가정이나 업소 등에서 계통을 통해 공급되는 교류전압일 수 있으며, 각 국가 또는 운영 환경에 따라 서로 다른 정현파형의 220 V 또는 85 V ~ 260 V 전압 및, 50 Hz ~ 60 Hz 주파수의 교류전압일 수 있고, 계통으로부터 인가되는 제1 교류전압을 트랜스포머를 통해 전자기 유도방식으로 발열체(200)의 구동을 위한 전압레벨의 제2 교류전압으로 직접 변환할 수 있다. 이때, 제2 교류전압(AC)은 정현파, 준구형파 또는 구형파 형태일 수 있다.Here, the power applied to the AC-AC transformer (110) may be an AC voltage supplied through a grid in a general household or business, and may be an AC voltage of 220 V or 85 V to 260 V with a different sinusoidal waveform and a frequency of 50 Hz to 60 Hz depending on each country or operating environment, and the first AC voltage applied from the grid may be directly converted into a second AC voltage of a voltage level for driving a heating element (200) through an electromagnetic induction method via a transformer. At this time, the second AC voltage (AC) may be in the form of a sinusoidal wave, a quasi-square wave, or a square wave.

특히, 본 발명의 실시 예에 따르면, AC-AC 변압기(110)의 입력단과 전원은 제1 노드(N1)를 통해 서로 연결될 수 있으며, 이러한 제1 노드(N1)는 제어부(130)와 직접 연결됨에 따라 제어부(130)는 제1 노드(N1)에 인가되는 전압, 전류 및 주파수 등의 전원성분을 측정할 수 있다.In particular, according to an embodiment of the present invention, the input terminal of the AC-AC transformer (110) and the power source can be connected to each other through a first node (N1), and since this first node (N1) is directly connected to the control unit (130), the control unit (130) can measure power components such as voltage, current, and frequency applied to the first node (N1).

또한, AC-AC 변압기(110)의 출력단과 발열체(200)는 제2 노드(N2)를 통해 서로 연결될 수 있으며, 이러한 제2 노드(N2) 또한 제어부(130)와 직접 연결되어 출력되는 제2 교류전압의 전압레벨을 측정할 수 있다.In addition, the output terminal of the AC-AC transformer (110) and the heating element (200) can be connected to each other through a second node (N2), and this second node (N2) can also be directly connected to the control unit (130) to measure the voltage level of the second AC voltage output.

이에 따라, 제어부(130)는 전원으로부터 출력되는 제1 교류전압과 더불어 AC-AC 변압기(110)로부터 출력되는 제2 교류전압을 측정하고, 발열체(200)에 공급되는 제2 교류전압이 허가되는 최대레벨을 벗어나지 않도록 전원 출력에 대한 직접 제어를 수행함으로써, 제2 교류전압에 의해 발열체(200)에 과도한 전류가 흐르는 것을 차단하여 파손을 방지할 수 있다.Accordingly, the control unit (130) measures the second AC voltage output from the AC-AC transformer (110) in addition to the first AC voltage output from the power source, and performs direct control on the power output so that the second AC voltage supplied to the heating element (200) does not exceed the maximum level permitted, thereby preventing damage by blocking excessive current from flowing to the heating element (200) due to the second AC voltage.

제어부(130)는 AC-AC 변압기(110)의 입력단 및 출력단, 즉 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 전압, 전류, 주파수 등의 전원성분을 측정 및 분석하여 제2 교류전압의 전압레벨이 지정된 최대값을 벗어나지 않도록 전원의 출력을 조절하여 발열체(200)에 인가되도록 제어할 수 있다.The control unit (130) can be electrically connected to the input terminal and output terminal of the AC-AC transformer (110), i.e., the first node (N1) and the second node (N2), respectively, and can control the output of the power to be applied to the heating element (200) by measuring and analyzing power components such as voltage, current, and frequency so that the voltage level of the second AC voltage does not exceed a specified maximum value.

이를 위해, 제어부(130)에는 공지의 트라이악 소자가 탑재될 수 있고, 측정된 전원성분의 분석결과에 따라 트라이악을 통해 전원의 출력을 단속함으로써, AC-AC 변압기(110)로부터 출력되는 제2 교류전압이 최대 허가 레벨을 벗어나지 않도록 단속할 수 있다.To this end, a known triac element may be mounted in the control unit (130), and by controlling the output of the power through the triac according to the analysis result of the measured power component, the second AC voltage output from the AC-AC transformer (110) may be controlled so as not to exceed the maximum allowable level.

또한, 제어부(130)는 복수의 능동/수동 소자 및 IC가 탑재되는 메인보드 상에 구현됨에 따라, 전원 공급 시스템(100)의 무게 또한 종래의 시스템과 대비하여 현저하게 낮출 수 있는 특징이 있다. 그리고, 메인보드 상에는 발열체(200)의 열선 손실을 방지하기 위한 보호회로와 제어로직이 더 내장될 수 있다.In addition, since the control unit (130) is implemented on a main board equipped with multiple active/passive components and ICs, the weight of the power supply system (100) can be significantly reduced compared to conventional systems. In addition, a protection circuit and control logic for preventing heat loss of the heating element (200) can be further built into the main board.

뿐만 아니라, 제어부(130)는 발열체(200)의 현재 구동상태에 따라 구동전압을 조절하기 위해, 발열체(200)와 인접하여 설치되는 하나 이상의 온도센서(210)와 더 연결될 수 있다. In addition, the control unit (130) may be further connected to one or more temperature sensors (210) installed adjacent to the heating element (200) to control the driving voltage according to the current driving state of the heating element (200).

본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템(100)은 이규화몰리브덴(Mosi2)으로 구성되는 복수의 열선을 포함하는 발열체(200)가 탑재된 소결 장치에 연결되는 것으로, 발열체(200)는 복수의 열선으로 이루어질 수 있고, 이러한 열선에는 하나 이상의 온도센서(210)가 인접하여 설치됨에 따라 발열체(200)의 구동시 온도를 실시간으로 측정하여 제어부(130)에 전달할 수 있다.A power supply system (100) according to an embodiment of the present invention is connected to a sintering device equipped with a heating element (200) including a plurality of heating wires made of molybdenum disilicate (MoSi2). The heating element (200) may be formed of a plurality of heating wires, and one or more temperature sensors (210) are installed adjacent to the heating wires, so that the temperature of the heating element (200) can be measured in real time when it is driven and transmitted to the control unit (130).

도 3은 도 2의 전원 공급 시스템의 제어부가 트라이악을 통한 위상 제어 파형을 예시한 도면으로서, 도 3을 함께 참조하면, 메인보드에서 측정된 열전대 온도(thermocouple)에 따라, 발열체(200)를 원하는 온도로 제어하기 위해 제어부(130)가 트라이악(TRIAC)을 이용한 위상제어(Phase Angle Control)로 입력 전원을 제어할 수 있다. 도 3에서는 제어부(130)에 의한 40 % 의 위상 제어시 전원의 파형(a) 및 90 % 위상 제어시 전원의 파형(b)을 예시하고 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a phase control waveform through a TRIAC by a control unit of the power supply system of FIG. 2. Referring to FIG. 3 together, the control unit (130) can control the input power through phase control (Phase Angle Control) using a TRIAC in order to control the heating element (200) to a desired temperature according to the thermocouple temperature measured on the main board. FIG. 3 illustrates the waveform (a) of the power when the phase is controlled by 40% by the control unit (130) and the waveform (b) of the power when the phase is controlled by 90%.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템의 구동 방법을 설명한다.Hereinafter, a driving method of a power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서 각 단계별 실행주체는 별도의 기재가 없는 한 본 발명의 소결 장치용 전원 공급 시스템 및 그 구성부가 된다.Figure 4 is a diagram illustrating a control method of a power supply system according to an embodiment of the present invention. In the following description, unless otherwise specified, the subject of execution for each step is the power supply system for the sintering device of the present invention and its components.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 시스템의 제어 방법은, 전술한 전원 공급 시스템의 제어 방법으로서, 전원으로부터 공급되는, 제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류전압을 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하여 발열체에 인가하는 단계(S100), AC-AC 변압기의 입력단 및 출력단에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 노드로부터 전압을 포함하는 하나 이상의 전원성분을 측정하는 단계(S110) 및, 전원성분의 측정결과에 따라, 전력 변화에 대응하여 트라이악을 통해 전원을 단속하여 발열체의 일정 수준 이상의 전류가 흐르지 않도록 제어하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a control method of a power supply system according to an embodiment of the present invention may include a step (S100) of converting a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a power source into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applying the converted voltage to a heating element, a step (S110) of measuring one or more power components including voltage from first and second nodes electrically connected to an input terminal and an output terminal of an AC-AC transformer, respectively, and a step (S120) of controlling the power supply through a triac in response to a change in power according to a result of measuring the power components so that a current exceeding a certain level does not flow through the heating element.

제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류전압을 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하여 발열체에 인가하는 단계(S100)는, 계통 등으로부터 공급되는 제1 최대 전압 변동폭을 갖는 제1 교류 전압을 탑재된 트랜스포머를 통해 발열체의 구동을 고려하여 설정된 제2 최대 전압 변동폭을 갖는 제2 교류전압으로 변환하는 단계이다.The step (S100) of converting a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applying the converted voltage to a heating element is a step of converting a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a system or the like into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range set in consideration of driving of the heating element through a mounted transformer.

이에 따라, AC-AC 변압기에 의해 출력되는 제2 교류전압은 구동전압으로서 발열체에 인가되어 1500 ℃ 정도까지 발열 구동하게 된다.Accordingly, the second AC voltage output by the AC-AC transformer is applied as a driving voltage to the heating element, thereby driving the heating element to a temperature of approximately 1500°C.

아울러, S110 단계 직후, 제어부는 발열체의 열선에 인접하여 설치된 하나 이상의 온도센서로부터 실시간으로 측정된 발열체의 온도에 대한 온도신호를 입력받아 이에 기초하여 설정범위를 벗어나지 않도록 전원의 출력을 단속함으로써 소결 장치가 안정적으로 구동되도록 할 수 있다.In addition, immediately after step S110, the control unit receives a temperature signal for the temperature of the heating element measured in real time from one or more temperature sensors installed adjacent to the heating wire of the heating element, and controls the power output based on the temperature signal so as not to exceed the set range, thereby enabling the sintering device to be operated stably.

다음으로, AC-AC 변압기의 입력단 및 출력단에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 노드로부터 전압을 포함하는 하나 이상의 전원성분을 측정하는 단계(S110)로서, 제어부가 전원의 출력단 및 AC-AC 변압기의 출력단의 각 노드로부터 전압, 전류 및 주파수 등, 하나 이상의 전원성분을 측정하게 된다. 이때, 제어부는 제1 노드로부터는 계통으로부터 공급된 전원의 전압, 전류 및 주파수를 측정할 수 있고, 제2 노드로부터는 AC-AC 변압기의 출력전압 즉, 제2 교류전압을 측정할 수 있다.Next, in the step (S110) of measuring one or more power components including voltage from first and second nodes electrically connected to the input terminal and output terminal of the AC-AC transformer, respectively, the control unit measures one or more power components such as voltage, current, and frequency from each node of the output terminal of the power source and the output terminal of the AC-AC transformer. At this time, the control unit can measure the voltage, current, and frequency of the power supplied from the system from the first node, and can measure the output voltage of the AC-AC transformer, i.e., the second AC voltage, from the second node.

그리고, 전원성분의 측정결과에 따라, 전력 변화에 대응하여 트라이악을 통해 전원을 단속하여 발열체에 일정 수준 이상의 전류가 흐르지 않도록 제어하는 단계(S120)는, 상기의 S110 단계에서 측정한 결과에 따라 제2 교류전압의 전압레벨이 변동폭이 발열체의 안정적인 구동 범위를 벗어나지 않도록, 탑재된 트라이악을 통해 전원의 출력을 제어함으로써 이후의 AC-AC 변압기의 출력인 제2 교류전압에 의한 전류를 단속하게 된다.And, in the step (S120) of controlling the power supply through the triac in response to the change in power according to the measurement result of the power component so that a current exceeding a certain level does not flow to the heating element, the current by the second AC voltage, which is the output of the subsequent AC-AC transformer, is controlled by controlling the output of the power supply through the mounted triac so that the voltage level fluctuation range of the second AC voltage does not go beyond the stable driving range of the heating element according to the measurement result of the step S110 above.

전술한 단계에 따라, 기존의 소결 장치용 전원 공급 시스템이 일방적으로 발열체의 출력 전압을 예상하고 출력함에 따라, 메인보드(제어부)의 이상 또는 AC-AC 변압기의 이상 등을 원인으로 예상 밖의 출력이 발생하여 발열체가 파손되는 현상이 종종 발생하였으나, 본 발명의 소결 장치용 전원 공급 시스템의 제어 방법에 따르면 발열체가 망가질 수 있는 순간에 전력을 차단함으로써 고가의 발열체가 망가지는 현상을 사전에 예방할 수 있게 된다.According to the steps described above, since the existing power supply system for a sintering device unilaterally predicts and outputs the output voltage of the heating element, an unexpected output occurs due to a problem in the main board (control unit) or an AC-AC transformer, resulting in damage to the heating element, often resulting in damage to the heating element. However, according to the control method of the power supply system for a sintering device of the present invention, the phenomenon of damage to an expensive heating element can be prevented in advance by cutting off the power at the moment when the heating element may be damaged.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시 예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While the above description contains many specific details, it should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should be defined not by the described embodiments, but by the claims and their equivalents.

100 : 전원 공급 시스템 110 : AC-AC 변압기
130 : 제어부 200 : 발열체
210 : 온도 센서100: Power supply system 110: AC-AC transformer
130: Control unit 200: Heating element
210: Temperature sensor

Claims

A power supply system for a sintering device that performs sintering treatment at a temperature of 1500 ℃ or higher for ceramic materials,
An AC-AC transformer that converts a first AC voltage having a first maximum voltage fluctuation range supplied from a power source into a second AC voltage having a second maximum voltage fluctuation range and applies the converted voltage to a heating element, wherein the 'heating element' includes a plurality of heating wires made of molybdenum disilicate (MoSi2);
A control unit electrically connected to the input and output terminals of the AC-AC transformer, respectively, to measure one or more power components including voltage, and to control the power supply in response to changes in power according to the measurement results so that a current exceeding a certain level does not flow through the heating element;
A first node electrically connected between a power source and an input terminal of the AC-AC transformer to which power components including voltage, current and frequency are applied;
A second node electrically connected between the output terminal of the AC-AC transformer and the heating element to which a power component including voltage is applied; and
It includes one or more temperature sensors installed adjacent to the plurality of heating wires and electrically connected to the control unit,
The above control unit,
It includes a triac that is directly connected to the first and second nodes and controls the second AC voltage applied to the second node based on the measurement result of the power component so that the maximum allowable level of the heating element is not exceeded.
A power supply system for a sintering device, which controls input power by phase control using the triac to control the heating element to a specific temperature according to the thermocouple temperature measured on the main board connected to the temperature sensor.

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